【电容电压不能突变的理解】

  电路基础知识:电容作为无缘储能元件,其两端的电压不能突变;同样电感作为无源储能元件,其流过的电流不能突变。其根本原因是能量不能变,对于电容来说,能量就是存储的电荷,是需要时间的。
  理论上,根据电容电流的公式i(t) = C*du/dt,其中C是电容的固有属性,可以认为是一个常量。如果电容电压需要突变,那么du需要无穷大,进而得出需要无穷大的电流才可以做到,这显然是不可能的。电感电流也是类似的推导过程。

  搭建如下图所示的原理图进行仿真。

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  1.初始状态下,电容两端压降为0,两边电压都是0V;
  2.电压打开瞬间,电容左边电压是5V,由于电压不能突变,此时电容两边电压相等,电容右边电压为5V。
  3.此时由于电阻分压作用,电容右边通过电阻R2逐渐下降为2.5V,电容完成充电。
  4.同样,关断时电容内部存储有电荷,导致电容两端电压不能突变,且右边电势低于左边。电容左边由于直接接电源,立即变为0V,可知电容右边的电压为-2.5V。此时电容通过电阻R2放电,逐渐变为0V。
  下图为电容充放电的波形,由此可见打开时,电容抬高了分压电压,关断时拉低了分压电压,这就是加速电容的作用。类似的应用还有自举电容,同样是利用电容充放电,抬高了MOS管的开启电压。
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  再来看另外一个例子。这是一个经典的RC滤波电路,截止频率为159.2Hz。所以100Hz的方波是可以通过的。
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  根据上面的分析,打开时,电容通过R1充电,节点电压缓慢上升;放电时,电容通过R1放电,节点电压缓慢下降。由于电容右端接地,所以右边电压恒定为0V。波形如下所示。

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  通过以上两个例子可以看到,电容总是通过电阻进行充放电,这也就得出了电容电压不能突变的原因。根据开始的理论,电容电压突变是需要无限大的电流,实际上回路电阻是不可避免的,电容总是通过电阻进行充放电,即使是电源本身也存在输出电阻。文章来源地址https://uudwc.com/A/3pwm

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